[发明专利]用于监测生产装置的状态的方法和设施

说明书

一种用于监测工业自动化设施的生产装置的状态的方法和设施，生产装置配备有致动器和控制装置以执行工业过程或工业生产，在其上耦联有传感器，并且这些传感器的信号由控制装置使用来产生关于工业过程或工业生产的状况信息。至少一个另外的传感器与由生产装置加工的产品一同通过生产装置，由另外的传感器将另外的信号无线地传输到状态监视装置，并且信号和/或状况信息以及另外的信号为了生成关于生产装置的状态信息而至少部分地彼此相关地使用。通过该方法，状态监测能够与生产装置分开地配置，工业控制装置的信息此外能够与通过生产装置运动的移动传感器(另外的传感器)的信息和数据相结合，从而能够获得关于生产装置的状态的更准确的状态信息。

技术领域

本发明涉及一种用于监测生产装置的状态的方法，以及用于监测生产装置的状态的设施。

背景技术

在工业自动化设施中，生产装置(生产工具)经常被用于执行制造过程或生产过程等。生产装置通常包括工业控制器(控制装置)，其通常被称为可编程控制器或缩写为PLC(Programmable Logic Controller(可编程逻辑控制器))。此外，传感器和致动器通常是生产装置的组成部分，其中，这些传感器和致动器通过现场总线系统或其他通信装置与控制装置链接。生产装置还包括所有其他的生产装置，特别是机器(例如机床)、输送机构、锅炉、加热器、压缩机等。

上述传感器主要用于产生测量值或通常的可编程逻辑控制器的输入信号，这使得控制程序能够检测生产、产品或化学过程的状态，并且响应于此产生的状态信息对上述的致动器进行相应的控制并且此外提供用于操作和监测设备(所谓的HMI设备；HMI＝人机界面)的数据。关于生产装置方面，传感器检测例如驱动器的转速和扭矩、生产装置(例如电动机)的温度、机械状态等。

这些传感器越来越多地用于产生维护信息。例如，可以利用所提到的传感器确定故障(例如，运行部件的过热、致动器失效)，然后被登记为错误，并导致生产装置的部件退出运行或转入到安全状态。为此，在可编程逻辑控制器(控制设备)的控制程序中定期编程如下的软件程序和其他指令，其检查传感器的输入信号的不可信或不可接受的状态。

对生产机器和生产装置的其他部件的由此执行的状态分析被赋予如下的目的：识别磨损状况，并如有需要执行预防性维护，以提高可用性。其他目标是优化生产力、监测和改善产品质量以及降低运营和资源成本(例如能源)。

可编程逻辑控制器中可能的状态监视通常由于各种原因而触及极限，例如由于可编程逻辑控制器中的可用计算时间有限，其在生产过程的控制中的存在主要任务，因为有限数量的传感器主要存在于它们对于常规运行的控制必不可少的地方，并且尤其是因为在可编程逻辑控制器中设置的状态分析已经被设置用于规划自动化装置并且结合在控制程序中。

由于这些限制，用于对机器和过程的状态分析的外部系统越来越普及，其应识别磨损情况，并且如果必要的话，能够启动预防性维护或者应该能够计划这种预防性维护。示例性地，这样的产品中的一种是Siemens AG的Siplus CMS系统。利用这种状态监测装置(也称为“CMS”-CMS＝Condition Monitoring System(状态监测系统))可以监测例如机器部件的振动特性，基于额定位置-实际位置来监测滚珠丝杠的间隙、并且监测电机器的扭矩和电流以识别磨损、监测例如在机床中的运动及其变化，等等。

上述方法的特征在于，分析(状态监测)或者基于控制器或驱动器中的参量(特别是传感器值)，或者可选地使用外部传感器系统，该系统经常测定用于例如温度、振动、加速度、膨胀或其他参量的测量值。此外，特征在于，传感器系统通常还必须被规划为自动化解决方案的一部分，并在工程中已定义的特定机器元件处检测机器状态。

这具有以下缺点，即状态分析进而还有生产装置的监测通常仅能够在规划工业自动化设施时已经设置的范围内执行。通过状态监测与自动化装置的核心任务的由此给出的连接，即工业过程或工业生产的自动化，对此还产生很高的复杂性和低可变性。另外不利的是，在复杂的多步骤生产中仅可以进行局部状态监测，即限于控制器或利用其控制的机器或一组这样的装置。